EP2002424B1 - Vorrichtung und verfahren zur skalierbaren kodierung eines mehrkanaligen audiosignals auf der basis einer hauptkomponentenanalyse - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zur skalierbaren kodierung eines mehrkanaligen audiosignals auf der basis einer hauptkomponentenanalyse Download PDF

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Claims (17)

  1. Verfahren zur skalierbaren Codierung eines mehrkanaligen Audiosignals, umfassend eine Umwandlung durch Hauptkomponentenanalyse (ACP) mindestens zweier Kanäle (L, R) des Audiosignals in eine Hauptkomponente (CP) und mindestens eine Restunterkomponente durch durch einen Umwandlungsparameter (θ(n,bi)) definierte Rotation, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Restunterkomponente eine Frequenzrestunterkomponente (A(n,bi)) ist, die nach einer Hauptkomponentenanalyse im Frequenzbereich erstellt wird, und dass das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
    - Bildung einer Reststruktur (Sfr(n,b)) pro Frequenzunterband durch Filtern der mindestens einen Frequenzrestunterkomponente durch eine Filterbank, und
    - Definition eines codierten Audiosignals, umfassend die Hauptkomponente (CP), die Reststruktur (Sfr(n,b)) mindestens eines Frequenzunterbandes in einer bestimmten Übertragungsreihenfolge der Reststrukturen der Frequenzunterbänder und den Umwandlungsparameter (θ(n,bi)).
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Bildung mindestens eines energetischen Parameters in Abhängigkeit von der mindestens einen Frequenzrestunterkomponente umfasst.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine energetische Parameter durch eine Energiedifferenzextraktion pro Frequenzunterbänder zwischen einer Zerlegung der Hauptkomponente (CP) und der mindestens einen Frequenzrestunterkomponente gebildet ist.
  4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine energetische Parameter einer Energie im Unterband der mindestens einen Frequenzrestunterkomponente entspricht.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Umwandlung durch Hauptkomponentenanalyse (ACP) in dem Frequenzbereich die folgenden Schritte umfasst:
    - Zerlegung der mindestens zwei Kanäle (L, R) des Audiosignals in eine Vielzahl von Frequenzunterbändern,
    - Berechnung des mindestens einen Umwandlungsparameters (θ(n,bi)) in Abhängigkeit von mindestens einem Teil der Vielzahl von Frequenzunterbändern,
    - Umwandlung mindestens eines Teils der Vielzahl von Frequenzunterbändern in die mindestens eine Frequenzrestunterkomponente und mindestens eine Frequenzhauptunterkomponente in Abhängigkeit von dem mindestens einen Umwandlungsparameter, und
    - Bildung der Hauptkomponente aus der mindestens einen Frequenzhauptunterkomponente.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Vielzahl von Frequenzunterbändern nach einer Wahrnehmungsskala definiert wird.
  7. Verfahren zur skalierbaren Codierung eines mehrkanaligen Audiosignals, umfassend eine Umwandlung durch Hauptkomponentenanalyse (ACP) von mindestens zwei Kanälen (L, R) des Audiosignals in eine Hauptkomponente und mindestens eine Restunterkomponente (r) durch durch einen Umwandlungsparameter (α) definierte Rotation, dadurch gekennzeichnet, dass es die folgenden Schritte umfasst:
    - Anlegen einer Kurzzeit-Fourier-Transformation (TFCT) an die mindestens eine Restunterkomponente (r), um mindestens eine Frequenzrestunterkomponente zu bilden,
    - Filterung der mindestens einen Frequenzrestunterkomponente durch eine Frequenzfilterbank, um Reststrukturen (Sfr) der Frequenzunterbänder zu erhalten, und
    - Definition eines codierten Audiosignals (SC), umfassend die Hauptkomponente, die Reststruktur (Sfr) mindestens eines Frequenzunterbandes in einer bestimmten Übertragungsreihenfolge der Reststrukturen der Frequenzunterbänder und den Umwandlungsparameter (α).
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die bestimmte Übertragungsreihenfolge nach einer Wahrnehmungsreihenfolge der Unterbänder oder einem energetischen Kriterium oder nach einer Korrelation der Komponenten, die aus der Unterband-Hauptkomponentenanalyse hervorgehen, bestimmt wird.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Korrelationsanalyse zwischen den mindestens zwei Kanälen (L, R) umfasst, um einen entsprechenden Korrelationswert zu bestimmen, und dass das codierte Audiosignal ferner den Korrelationswert umfasst.
  10. Verfahren zur Decodierung eines Empfangssignals, umfassend ein codiertes Audiosignal, das nach einem der Ansprüche 1 bis 6 aufgebaut ist, dadurch gekennzeichnet, dass es die folgenden Schritte umfasst:
    - Empfang des codierten Audiosignals (SC(n)),
    - Extraktion einer decodierten Hauptkomponente (CP') und mindestens eines decodierten Umwandlungsparameters,
    - Decodierung mindestens einer Reststruktur (Sfr(n,b)) eines Frequenzunterbandes, um mindestens eine decodierte Restunterkomponente (A'(n,bi)) zu synthetisieren,
    - Zerlegung der decodierten Hauptkomponente (CP') in mindestens eine decodierte Frequenzhauptunterkomponente,
    - Umwandlung durch inverse Hauptkomponentenanalyse der mindestens einen decodierten Hauptunterkomponente und der mindestens einen decodierten Restunterkomponente (A'(n,b)) in decodierte Frequenzunterbänder, und
    - Kombination der decodierten Frequenzunterbänder, um mindestens zwei decodierte Kanäle (L', R') entsprechend den mindestens zwei Kanälen (L, R), die von dem originalen mehrkanaligen Audiosignal stammen, zu bilden.
  11. Verfahren zur Decodierung eines Empfangssignals, umfassend ein codiertes Audiosignal, das nach einem der Ansprüche 7 bis 9 aufgebaut ist, dadurch gekennzeichnet, dass es die folgenden Schritte umfasst:
    - Empfang des codierten Audiosignals (SC),
    - Extraktion einer decodierten Hauptkomponente (y') und mindestens eines decodierten Umwandlungsparameters,
    - Decodierung mindestens einer Reststruktur eines Frequenzunterbandes, um mindestens eine decodierte Restunterkomponente (r') zu synthetisieren,
    - Bildung von mindestens zwei decodierten Kanälen (L', R') entsprechend den mindestens zwei Kanälen (L, R), die von dem originalen mehrkanaligen Audiosignal stammen, durch inverse Hauptkomponentenanalyse in Abhängigkeit von dem mindestens einen decodierten Umwandlungsparameter, der decodierten Hauptkomponente (y') und der mindestens einen decodierten Restunterkomponente (r').
  12. Skalierbarer Codierer eines mehrkanaligen Audiosignals, umfassend Mittel zur Umwandlung (28) durch Hauptkomponentenanalyse (ACP), um mindestens zwei Kanäle (L, R) des Audiosignals in eine Hauptkomponente (CP) und mindestens eine Restunterkomponente durch durch einen Umwandlungsparameter (θ(n,bi)) definierte Rotation umzuwandeln, dadurch gekennzeichnet, dass die Umwandlungsmittel durch Hauptkomponentenanalyse im Frequenzbereich sind, um mindestens eine Frequenzrestunterkomponente (A(n,bi)) zu erhalten, und dass er umfasst:
    - Mittel zur Bildung (30) einer Struktur, um eine Reststruktur (Sfr(n,b)) pro Frequenzunterband durch Filtermittel zu bilden, umfassend eine Filterbank (31), um die mindestens eine Frequenzrestunterkomponente zu filtern, und
    - Mittel zur Definition (29), um ein codiertes Audiosignal zu definieren, umfassend die Hauptkomponente (CP), mindestens die Reststruktur (Sfr(n,b)) mindestens eines Frequenzunterbandes in einer bestimmten Übertragungsreihenfolge der Reststrukturen der Frequenzunterbänder und den Umwandlungsparameter (θ(n,bi)).
  13. Skalierbarer Codierer eines mehrkanaligen Audiosignals, umfassend Mittel zur Umwandlung (28) durch Hauptkomponentenanalyse (ACP), um mindestens zwei Kanäle (L, R) des Audiosignals in eine Hauptkomponente und mindestens eine Restunterkomponente (r) durch durch einen Umwandlungsparameter (α) definierte Rotation umzuwandeln, dadurch gekennzeichnet, dass er umfasst:
    - Umwandlungsmittel (16) zum Anlegen einer Kurzzeit-Fourier-Transformation (TFCT) an die mindestens eine Restunterkomponente (r), um mindestens eine Frequenzrestunterkomponente zu bilden,
    - Filtermittel, umfassend eine Frequenzfilterbank (31), um die mindestens eine Frequenzrestunterkomponente zu filtern, um Reststrukturen (Sfr) der Frequenzunterbänder zu erhalten, und
    - Definitionsmittel (29), um ein codiertes Audiosignal (SC) zu definieren, umfassend die Hauptkomponente, mindestens die Reststruktur (Sfr) mindestens eines Frequenzunterbandes in einer bestimmten Übertragungsreihenfolge der Reststrukturen der Frequenzunterbänder und den Umwandlungsparameter (α).
  14. Skalierbarer Decodierer eines Empfangssignals, umfassend ein codiertes Audiosignal, das nach einem der Ansprüche 1 bis 6 aufgebaut ist, dadurch gekennzeichnet, dass er umfasst:
    - Mittel zum Empfangen eines codierten Audiosignals (SC(n)),
    - Mittel zur Extraktion einer decodierten Hauptkomponente (CP') und mindestens eines decodierten Umwandlungsparameters,
    - Mittel zur Frequenzsynthese 45, um mindestens eine Reststruktur (Sfr(n,b)) eines Frequenzunterbandes zu decodieren, um mindestens eine decodierte Restunterkomponente (A'(n,bi)) zu synthetisieren,
    - Mittel zur Zerlegung der decodierten Hauptkomponente (CP') in mindestens eine decodierte Frequenzhauptunterkomponente,
    - Mittel zur Umwandlung durch inverse Hauptkomponentenanalyse, um die mindestens eine decodierte Hauptunterkomponente und die mindestens eine decodierte Restunterkomponente (A'(n,b)) in decodierte Frequenzunterbänder umzuwandeln, und
    - Mittel zur Kombination der decodierten Frequenzunterbänder, um mindestens zwei decodierte Kanäle (L', R') zu bilden, die den mindestens zwei Kanälen (L, R) entsprechen, die von dem originalen mehrkanaligen Audiosignal stammen.
  15. Skalierbarer Decodierer eines Empfangssignals, umfassend ein codiertes Audiosignal, das nach einem der Ansprüche 7 bis 9 aufgebaut ist, dadurch gekennzeichnet, dass er umfasst:
    - Mittel zum Empfangen eines codierten Audiosignals (SC),
    - Mittel zur Extraktion einer decodierten Hauptkomponente (y') und mindestens eines decodierten Umwandlungsparameters,
    - Mittel zur Frequenzsynthese 45, um mindestens eine Reststruktur eines Frequenzunterbandes zu decodieren, um mindestens eine decodierte Restunterkomponente (r') zu synthetisieren,
    - Mittel zur Bildung mindestens zweier decodierter Kanäle (L', R'), entsprechend den mindestens zwei Kanälen (L, R), die von dem originalen mehrkanaligen Audiosignal stammen, durch inverse Hauptkomponentenanalyse in Abhängigkeit von mindestens einem decodierten Umwandlungsparameter, der decodierten Hauptkomponente (y') und der mindestens einen decodierten Restunterkomponente (r').
  16. Computerprogramm, das von einem Kommunikationsnetz fernladbar und/oder auf einem von einem Computer lesbaren Träger gespeichert und/oder von einem Mikroprozessor ausführbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass es Programmcodebefehle für die Ausführung der Schritte des Codierungsverfahrens nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9, wenn es auf einem Computer oder Mikroprozessor ausgeführt wird, umfasst.
  17. Computerprogramm, das von einem Kommunikationsnetz fernladbar und/oder auf einem von einem Computer lesbaren Träger gespeichert und/oder von einem Mikroprozessor ausführbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass es Programmcodebefehle für die Ausführung der Schritte des Decodierungsverfahrens nach mindestens einem der Ansprüche 10 bis 11, wenn es auf einem Computer oder Mikroprozessor ausgeführt wird, umfasst.
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